Nature #555 (7695) + онлайны: нейрогенез взрослого человека под вопросом, новый способ эпигененетического перепрограммирования и немного о важности альтруизма и способности сотрудничать в человеческом обществе

• Нейробиология. Нейрогенез. В последние годы ни у кого не вызывает сомнения, что в мозгу взрослого человека появляются новые нейроны. Однако новое исследование ставит эту новую истину под вопрос. Уже неоднократно мы писали про важнейшую роль гиппокампа у млекопитающих: к его функциям относят обучение, формирования памяти, реакцию на стресс. Многие публикации показывают, что в зубчатой извилине гиппокампа взрослого млекопитающего происходит нейрогенез, а при различных заболеваниях этот процесс нарушается. Однако в новой статье утверждается, что количество новых нейронов в человеческом гиппокампе резко падает в первые годы жизни, и далее в жизни индивидуума нейрогенез либо не происходит, либо его уровень очень невысок. Такая же тенденция была прослежена и у обезьян Macaca mulatta. — Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. биомолекула: Всё, что вы всегда хотели знать о взрослом нейрогенезе, но боялись спросить.
• Нейробиология. Шизофрения. Каким должно быть идеальное лекарство для лечения шизофрении? Оно должно избирательно блокировать рецептор дофамина D2 и обладать оптимальной кинетикой связывания с ним. Сейчас ученые описали структуру D2-дофаминового рецептора, связанного с рисперидоном, атипичным антипсихотическим препаратом. Им удалось обнаружить расширенный карман для связывания рецептора с веществом. Это может быть использовано для разработки лекарств, нацеленных именно на рецептор D2. — A new era of rationally designed antipsychotics, Structure of the D2 dopamine receptor bound to the atypical antipsychotic drug risperidone. биомолекула: Болезнь потерянных связей, Структуры рецепторов GPCR «в копилку».
• Нейробиология. Эмбриональное развитие. Кортикальные интернейроны крайне важны для осуществления высших функций головного мозга. Ученые отследили возникновение разных подтипов интернейронов и диверсификацию ранних ингибирующих предшественников этих клеток в эмбриогенезе мышей. Кроме того, анализ определил и роль фактора транскрипции Mef2c, связанного с различными нейропсихиатрическими и неврологическими расстройствами. — Developmental diversification of cortical inhibitory interneurons.
• Нейробиология. Ионные каналы. Ионные каналы, чувствительные к кислотам (ASIC), — это катионные каналы из суперсемейства эпителиальных натриевых каналов / дегенерина (ENaC / DEG). Они встречаются по всей центральной и периферической нервных системах позвоночных. С помощью рентгеновского излучения и криоэлектронной микроскопии ученые выявили механизмы открывания и закрывания ионного канала ASIC1a, а также его десенситизации. — Gating mechanisms of acid-sensing ion channels.
• Гаметогенез. Эмбриология. Эпигенетическое перепрограммирование, при котором активируются определенные подмножества генов, может помочь ученым воспроизвести полный гаметогенез in vitro. Для этого ученым приходится задействовать метилирование ДНК, белки группы polycomb, ремоделирующие хроматин, и фермент Tet1. Сейчас исследователям удалось в опыте перейти от стадии первичной зародышевой клетки к гоноциту. — Epigenetic reprogramming enables the transition from primordial germ cell to gonocyte.
• Онкология. Саркома Юинга — это агрессивный рак костей и мягких тканей, который чаще возникает у детей и молодых людей. Его причина в хромосомной транслокации, при которой соединяются N-концевой трансактивационный домен конститутивно экспрессируемого белка EWSR1 и C-концевой ДНК-связывающий домен редко экспрессируемого белка FLI1. Ученые показали, что такой объединенный белок EWS-FLI1 увеличивает общую скорость транскрипции, вызывает накопление R-петель и ухудшает работу репарационного пути, включающей BRCA1. — EWS—FLI1 increases transcription to cause R-loops and block BRCA1 repair in Ewing sarcoma.
• Антропология. Генетические исследования. Где-то в 2750 — 2500 гг. до н.э. культура колоколовидных кубков (Bell Beaker culture) широко распространилась по западной и центральной Европе — вплоть до своего исчезновения в 2200 — 1800 гг. до н.э. Генетический анализ показал, что первоначальное распространение этой керамики между Иберией и Центральной Европой было вызвано культурным смешением. Распространение же по Британии произошло из-за масштабной миграции, что навсегда изменило геномный пул 90% населения. — The Beaker phenomenon and the genomic transformation of northwest Europe.
• Антропология. Генетические исследования. Ученые решили проследить исторические корни популяции юго-восточной Европы. Благодаря генетическому анализу выяснилось, что население этого региона было связующим звеном между востоком и западом, а также что его жители контактировали со степными популяциями. — The genomic history of southeastern Europe.
• Экология. Наконец агентство по безопасности пищевых продуктов Европейского союза (European Food Safety Authority — EFSA), базирующееся в итальянской Парме, огласило долгожданный результат анализа данных по использовании пестицидов: три вида неоникотиноидных инсектицидов крайне опасны для диких пчел и медоносных пчел. Возможно, этот вердикт приведет к запрету использования инсектицидов в Европейском союзе. — EU expected to vote on pesticide ban after major scientific review.
• Экология. Биоразнообразие. Изучение флоры и фауны горных хребтов — крайне благодарное дело. Биоразнообразие тут очень богатое, несмотря на истощение из-за стремительного изменения окружающей среды. Эта экологическая ниша долгое время не была охарактеризована в деталях, но новое масштабное исследование всех видов птиц в горных районах показывает, что с высотой разнообразие снижается, а темпы диверсификации, наоборот, возрастают. — Global elevational diversity and diversification of birds, Mountains of diversity.
• Социология. Под кооперацией, сотрудничеством обычно понимают такое поведение, которое нелегко дается индивидууму и требует от него уступок, но которое в целом приносит пользу обществу. Его эволюцию в человеческом социуме часто обсуждают — и сейчас в новом исследовании ученые показали, что стимулировать развитие кооперации очень легко: для этого достаточно наличия простых моральных принципов. — Simple moral code supports cooperation, Social norm complexity and past reputations in the evolution of cooperation.
• В другой же статье в Nature обсуждается смежная тема — альтруизм. Традиционно развивалась концепция, что альтруистические особи помогают родственникам оставлять больше потомства — и тем самым способствуют распространению общих генов. Авторы обсуждают правило Гамильтона и анализируют отклонения от него. — Altruism in a volatile world.
• Наука и политика. Биологическое оружие. В истории человечества постоянно возникали ситуации, когда страны использовали науку для наращивания военной мощи. Один из известных примеров — это биологическое оружие. Читайте в этой статье мнение специалистов о биобезопасности при сегодняшнем режиме Путина. — Ominous biosecurity trends under Putin.

Science #359 (6380) + онлайны: хитрости коммуникации раковых клеток, на какие заболевания можно повлиять через кишечник и Fake news!

• Научные дебаты. В Science активно обсуждают публикацию в Nature об отсутствии нейрогенеза во взрослом гиппокампе. Читайте в этой статье, можно ли считать, что догма о появлении новых нервных клеток у взрослых развенчана и что говорят критики новой работы. — Study undercuts claims of new neurons in adult brains.
• Нейробиология. Нейроны решетки (или «координатной сетки») помогают в пространственной ориентации и определении расстояний, и зоны их активации образуют гексагональную структуру. Сначала считалось, что геометрия окружающей среды не влияет на эти нейроны, а их система координат — жесткая и фиксированная. Однако ученые показали, что локальные изменения в окружающем мире могут оказывать влияние на эти решетки, причем модифицируются поля только тех клеток, которые находятся близко к месту изменения. — Local transformations of the hippocampal cognitive map. биомолекула: GPS в нашем мозге: Нобелевская премия по физиологии и медицине 2014.
• Онкология. Коммуникация — это не только социальное, но и биологическое явление: мы знаем, что клетки могут «общаться» друг с другом. К сожалению, опухолям это тоже не чуждо. Ученые выяснили, что при некоторых типах рака (например, неизлечимых опухолях головного мозга) опухолевые клетки колонизируют здоровую ткань, образуя специальные выпячивания — мембранные трубочки. Это соединяет злокачественные клетки в некое подобие функционального синцития.— Harmful networks in the brain and beyond. биомолекула: Опухолевые разговоры, или Роль микроокружения в развитии рака.
• Кардиология. Сердце — это сложный орган, состоящий из нескольких типов клеток. Важную роль ученые отводят кардиоваскулярным прогениторным клеткам, которые экспрессируют Mesp1. Группа исследователей провела секвенирование РНК одиночных клеток у мышей дикого типа и Mesp1-дефицитных мышей на стадии ранней гаструляции. Оказалось, что без Mesp1 эмбриональные клетки оставались плюрипотентными и не дифференцировались в кардиоваскулярные прогениторные клетки. Экспрессия же Notch1 отмечала самый ранний этап клеточной сегрегации в сердечно-сосудистой системе. — Diverging roads to the heart, Defining the earliest step of cardiovascular lineage segregation by single-cell RNA-seq. биомолекула: Как вылечить сердце? Достижения современной науки.
• Эпителиальный барьер. Микробиом. В новом номере Science здоровью кишечника отводится важная роль. В статье ниже идет речь о кишечных бактериях, а три другие статьи посвящены кишечному эпителиальному барьеру.
  Как и другие подобные выстилки, эпителиальные клетки в кишечнике выполняют три роли: адгезия для поддержания целостности тканей; создание барьера для контроля прохождения различных молекул и клеток; и сигналинг. Дисфункции кишечного эпителиального барьера связывают с воспалительным заболеванием кишечника (IBD), аутоиммунными заболеваниями — в частности, системной красной волчанкой, метаболическими нарушениями и системной инфекцией. — Intestinal barriers protect against disease, C1orf106 is a colitis risk gene that regulates stability of epithelial adherens junctions, Translocation of a gut pathobiont drives autoimmunity in mice and humans, Hyperglycemia drives intestinal barrier dysfunction and risk for enteric infection.
• Микробиом. Сахарный диабет. Кишечная микробиота снабжает хозяина короткоцепочечными жирными кислотами. Эти молекулы вовлечены в сигнальные пути, модулирующие аппетит и воспалительные процессы у человека, а их дефицит связывают с сахарным диабетом второго типа. Ученые показали, что у людей с диабетом рацион питания, богатый клетчаткой, способствует росту микроорганизмов, продуцирующих SCFA, снижает уровень гликилированного гемоглобина A1с, увеличивает количество глюкагонаподобного пептида-1 и улучшает регуляцию уровня глюкозы крови. — Gut bacteria selectively promoted by dietary fibers alleviate type 2 diabetes. биомолекула: Новые функции кишечной микрофлоры, Микробиом кишечника: мир внутри нас.
• Эпигенетика. Метилирование ДНК — один из важнейших способов влиять на активность генов. У млекопитающих обычно симметрично метилируется CpG-динуклеотид на обеих цепях. Однако во время репликации ДНК ненадолго возникает гемиметилированная — несимметрично метилированная — ДНК, когда одна цепь (исходная, родительская) метилирована, а дочерняя цепь еще нет. Обычно считалось, что далее гемиметилированная ДНК должна оказаться либо полностью метилированной, либо полностью неметилированной. Небольшой процент клеток остается гемиметилированным. Ученые в новой работе показали, что гемиметилирование может наследоваться. Таким образом, это не переходный вариант между неметелированным и метилированным состояниями, а стабильная эпигенетическая форма.— Hemimethylation: DNA’s lasting odd couple, Nascent DNA methylome mapping reveals inheritance of hemimethylation at CTCF/cohesin sites.
• Протеомика. Протеоформы — это различные формы белков, которые возникают на основе одного геномного участка с помощью различных модификаций белка. Они встречаются во всех биологических системах, а функции конечных белков могут различаться в итоге настолько же сильно, как и у белков от разных генов. Исследователи считают, что будет полезным подвергнуть протеомному анализу и сами протеоформы, а не только их итоговые пептиды: хоть это сложная работа, но технически ее можно выполнить. — Proteoforms as the next proteomics currency.
• Дыхание. Science наконец выпустил журнальную версию статьи, о которой мы писали в первом дайджесте за февраль. Речь шла о том, что часть АТ2 клеток в альвеолах, которые в норме секретируют легочный сурфактант, — это стволовые клетки. В нишах этих клеток были обнаружены фибробласты, выделяющие Wnt и тем самым поддерживающие состояние ниши. — Single-cell Wnt signaling niches maintain stemness of alveolar type 2 cells.
• Молекулярка. РНК-экзосомный комплекс разрушает множество разных транскриптов, включая рРНК. Ученые использовали метод криоэлектронной микроскопии для визуализации этого процесса. Им удалось показать, как экзосома образует структурно-функциональную единицу со своим субстратом пре-60S (предшественником рибосомальной субъединицы 60S) для процессинга рРНК при созревании рибосомы. — Structure of the nuclear exosome captured on a maturing preribosome.
• Молекулярка. Синтез белка, транспорт и N-гликозилирование — все это объединяется у млекопитающих в эндоплазматическом ретикулуме. Для проведения этих процессов образуется комплекс из рибосомы, мембранной поры Sec61 и олигосахарилтрансферазы. Ученые использовали криоэлектронную микроскопию для определения нативных и солюбилизированных структур таких комплексов. Эта работа помогает лучше понять важнейшие процессы, происходящие в эндоплазматическом ретикулуме. — Structural basis for coupling protein transport and N-glycosylation at the mammalian endoplasmic reticulum.
• Ботаника. В умеренных и бореальных экосистемах сезонные циклы роста и покоя позволяют многолетним растениям адаптироваться к зимним условиям. Ученые показали при изучении гибридных осин, что фотопериодическая регуляция покоя механически отличается от осеннего прекращения роста. Покой наступает тогда, когда симпластическая межклеточная коммуникация через плазмодесму блокируется процессом, зависящим от фитогормона — абсцизовой кислоты (ABA). Это препятствует попаданию сигналов, стимулирующих рост, в меристему. — Photoperiodic control of seasonal growth is mediated by ABA acting on cell-cell communication.
• Социология. «Fake news!» — в современном мире эта фраза звучит все чаще. Такие новости могут повлиять на политическое, экономическое и социальное состояние общества. Конечно, затрагивает это и научный мир: см. заглавную картинку. Но разве вдумчивому человеку трудно отличить ложные новости от настоящих?.. Этим вопросом задались и ученые, проанализировавшие распространение новостей в твиттере с 2006 по 2017 год. Оказалось, что ложные сообщения распространяются быстрее и достигают большей аудитории, а «каскад» их распространения ветвится и образует крайне сложную структуру. В ложных историях чаще содержались «новые» данные, и, возможно, поэтому люди ими делились. Кроме того, ложные истории в реакции на пост порождали страх, отвращение и удивление, а реальные истории вызывали чувство предвкушения, печаль, радость и доверие. Читатель может сам сделать выводы из это исследования. — The spread of true and false news online.